一种增强墙式切圆锅炉燃尽风气流刚性的系统及方法
阅读说明：本技术 一种增强墙式切圆锅炉燃尽风气流刚性的系统及方法 (System and method for enhancing wall type tangential boiler burnout air flow rigidity ) 是由 李延臣 王刚 韩宗全 于海国 赵波 宋阳 吴庆龙 于 2021-10-21 设计创作，主要内容包括：本发明提供一种增强墙式切圆锅炉燃尽风气流刚性的系统及方法,在锅炉总风量保持恒定下,大幅度减少干燥煤粉的一次风量,降低一次风率,增加一次风量的风温,提高煤粉的干燥效率与干燥质量,同时增加二次风量,提高SOFA风气流刚性,消除煤粉气流残余旋转,保证SOFA风与煤粉气流混合,降低墙式切圆锅炉两侧烟气偏差。包括、辅助风燃烧器、角式SOFA风燃烧器、墙式SOFA风燃烧器、送风机和一次风机；其中在连接一次风机与一次风燃烧器的一次风管路上依次设置有空预器、一次风加热器和制粉系统,一次风加热器与锅炉的再热蒸汽出口连接；在连接送风机与辅助风燃烧器、角式SOFA风燃烧器和墙式SOFA风燃烧器的二次风管路上依次设置有空预器和二次风箱。(The invention provides a system and a method for enhancing rigidity of overfire air flow of a wall type circle-cutting boiler, which greatly reduce primary air quantity of dried coal powder, reduce primary air rate, increase air temperature of the primary air quantity, improve drying efficiency and drying quality of the coal powder, increase secondary air quantity, improve rigidity of SOFA air flow, eliminate residual rotation of coal powder air flow, ensure mixing of SOFA air and coal powder air flow and reduce flue gas deviation at two sides of the wall type circle-cutting boiler under the condition that total air quantity of the boiler is kept constant. The device comprises an auxiliary air burner, an angle type SOFA air burner, a wall type SOFA air burner, a blower and a primary fan; wherein, an air preheater, a primary air heater and a powder making system are sequentially arranged on a primary air pipeline connecting a primary fan and a primary air burner, and the primary air heater is connected with a reheat steam outlet of a boiler; an air preheater and a secondary air box are sequentially arranged on a secondary air pipeline which connects the air feeder with the auxiliary air burner, the angle type SOFA air burner and the wall type SOFA air burner.)
技术领域
本发明涉及锅炉及锅炉环保技术领域，具体为一种增强墙式切圆锅炉燃尽风气流刚性的系统及方法。
背景技术
四角切圆燃烧方式为四个角的煤粉气流相互作用形成切圆的形式在锅炉内旋转燃烧，这种燃烧方式煤粉与空气混合充分，相邻燃烧器可相互配合，燃烧稳定性好，煤种适应性强，是我国中大型燃煤锅炉普遍选用的燃烧方式。四角切圆锅炉的燃烧器布置方式又分为四角布置和四面炉墙布置。角式四角切圆燃烧和墙式四角切圆燃烧各有其特点，其中角式四角切圆假想切圆较小，火焰中心靠近炉膛中心，炉膛出口烟气分布均匀，对流受热面换热量均匀，且容易形成风包粉形式燃烧，利于氮氧化物控制和降低水冷壁高温腐蚀，但由于火焰靠近炉膛中心使炉膛利用率低，尤其对于大型燃煤锅炉角式四角切圆燃烧方式炉膛利用率低的特点尤为明显，因此部分大型燃煤锅炉采用墙式四角切圆燃烧方式，这种燃烧方式将燃烧器布置在炉墙上，通过四墙来组织切圆燃烧，假想切圆更大，火焰炉膛充满度较好，但墙式四角切圆煤粉气流旋转刚性强，炉膛出口煤粉气流残余旋转大，烟气量分布不均匀。
为了降低煤粉气流的残余旋转，同时降低燃烧过程中氮氧化物生成，四角切圆锅炉通常需要布置分离式燃尽风(SOFA风)。对于一些燃用水分含量较高的煤种的锅炉，需要较多的一次风来干燥煤粉，导致一次风率过高，或一次风温不足，煤粉干燥不充分，同时为控制炉膛出口过量空气系统不变，需要减少二次风的用量，由于SOFA风取自二次风，进而导致SOFA风量少，SOFA风速低，SOFA风气流刚性弱，无法消除主煤粉气流残余旋转，同时煤粉燃烧产生的氮氧化物量增多。
发明内容
为了解决现有技术中存在的问题，本发明提供一种增强墙式切圆锅炉燃尽风气流刚性的系统及方法，在锅炉总风量保持恒定下，大幅度减少干燥煤粉的一次风量，降低一次风率，增加一次风量的风温，提高煤粉的干燥效率与干燥质量，同时增加二次风量，提高SOFA风气流刚性，消除煤粉气流残余旋转，保证SOFA风与煤粉气流混合，降低墙式切圆锅炉两侧烟气偏差。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种增强墙式切圆锅炉燃尽风气流刚性的系统，包括，
在锅炉的主燃区布置的一次风燃烧器和辅助风燃烧器；
在锅炉的燃尽区布置的墙式SOFA风燃烧器和角式SOFA风燃烧器；
以及与辅助风燃烧器、角式SOFA风燃烧器和墙式SOFA风燃烧器分别连接的送风机和与一次风燃烧器连接的一次风机；
在连接一次风机与一次风燃烧器的一次风管路上依次设置有空预器、一次风加热器和制粉系统，一次风加热器与锅炉的再热蒸汽出口连接；
在连接送风机与辅助风燃烧器、角式SOFA风燃烧器和墙式SOFA风燃烧器的二次风管路上依次设置有空预器和二次风箱。
优选地，所述再热蒸汽出口设置再热蒸汽调节门，所述制粉系统的入口设置风量测点，制粉系统的出口设置温度测点，所述空预器的出口与一次风加热器之间设置风量调节门。
优选地，一次风燃烧器与辅助风燃烧器相邻布置。
优选地，墙式SOFA风燃烧器布置在角式SOFA风燃烧器的上方或者墙式SOFA风燃烧器与角式SOFA风燃烧器同标高布置。
优选地，一次风燃烧器、辅助风燃烧器和墙式SOFA风燃烧器布置在锅炉的四面炉墙上，其中，墙式SOFA风燃烧器的墙式SOFA风切圆旋向与一次风燃烧器的一次风切圆旋向相反；角式SOFA风燃烧器布置在锅炉的四角，角式SOFA风燃烧器与一次风燃烧器在垂直方向上交错布置。
优选地，所述制粉系统包括磨煤机，磨煤机的进出口分别设置压力测点，磨煤机的进口与一次风机的出口连接。
一种增强墙式切圆锅炉燃尽风气流刚性的方法，包括如下步骤，
一次风机将预设的一次风量输送至空预器加热形成热一次风，送风机将预设的二次风量送往空预器加热形成热二次风；
热一次风流经一次风加热器，锅炉的再热蒸汽对热一次风加热至预设的一次风温，形成高温一次风；
高温一次风进入制粉系统，对制粉系统中的煤粉进行干燥后，携带干燥后的煤粉进入一次风燃烧器，通过一次风燃烧器将煤粉送入锅炉的炉膛内燃烧；
热二次风流经二次风箱，通过辅助风燃烧器、角式SOFA风燃烧器和墙式SOFA风燃烧器将热二次风送入锅炉的炉膛内与煤粉混合后燃烧。
优选地，通入锅炉的总风量始终保持固定，其中，总风量包括一次风量和二次风量。
优选地，所述制粉系统入口处设有风量测点，风量测点实时监测进入制粉系统的一次风量，并根据监测结果输出风量信号，用于控制空预器出口设置的风量调节门的开度；
所述制粉系统出口处设有温度测点，所述再热蒸汽出口处设有再热蒸汽调节门，温度测点实时监测制粉系统内的一次风温，并根据监测结果输出温度信号，用于控制再热蒸汽调节门的开度。
优选地，预设的一次风量根据锅炉设计的一次风率和入炉煤量计算得到；预设的一次风温根据入炉煤挥发分含量进行设定。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明提供一种增强墙式切圆锅炉燃尽风气流刚性的系统，通过在一次风机和制粉系统之间布置空预器和一次风加热器，先后对进入制粉系统前的一次风进行加热，其中，一次风加热器的热源来自锅炉本身的部分再热蒸汽对一次风进行加热，尽可能节省能源，实现系统本身的能源可循环利用，并且简化系统；针对墙式切圆燃烧煤粉锅炉，尤其是燃用高水分煤种的墙式切圆煤粉锅炉，当入炉煤量和炉膛出口过量空气系数不变时，锅炉总风量始终固定，锅炉总风量由一次风和二次风组成，其中二次风由辅助风和SOFA风组成，能够提高进入制粉系统的一次风温度，较大程度上减少了一次风用量，同时提升煤粉的干燥质量和干燥效率，提升二次风用量，实现燃尽风气流刚性的增强，从而消除煤粉气流残余旋转，保证SOFA风与煤粉气流混合，降低墙式切圆锅炉两侧烟气偏差。
进一步地，本发明再热蒸汽出口设置再热蒸汽调节门，制粉系统的入口设置风量测点，制粉系统的出口设置温度测点，与一次风机连接的空预器的出口设置风量调节门。本发明可以根据锅炉设计的实际情况和原煤水分含量，提前设定所需一次风量和一次风温，并通过设置的风量测点和温度测点实时进行监控，从而控制空预器出口的风量调节门的开度控制一次风量始终保持在所需的用量，不会过量，影响二次风率，并控制再热蒸汽出口的再热蒸汽调节门的开度，随时控制一次风温度，保证对制粉系统中煤粉的干燥效果。
附图说明
图1是本发明实施例中锅炉系统结构示意图；
图2是本发明实施例中一次风燃烧器、墙式SOFA风燃烧器和角式SOFA风燃烧器布置示意图。
图中，锅炉1，空预器2，一次风机3，送风机4，一次风加热器5，制粉系统6，二次风箱7，墙式SOFA风燃烧器8，角式SOFA风燃烧器9，辅助风燃烧器10，一次风燃烧器11，风量测点12，温度测点13，再热蒸汽调节门14，风量调节门15。
具体实施方式
下面结合具体的实施例对本发明做进一步的详细说明，所述是对本发明的解释而不是限定。
如图1所示，本发明一种增强墙式切圆锅炉燃尽风气流刚性的系统，包括，
在锅炉1的主燃区布置的一次风燃烧器11和辅助风燃烧器10；
在锅炉1的燃尽区布置的墙式SOFA风燃烧器8和角式SOFA风燃烧器9；
以及与辅助风燃烧器10、角式SOFA风燃烧器9和墙式SOFA风燃烧器8分别连接的送风机4和与一次风燃烧器11连接的一次风机3；
在连接一次风机3与一次风燃烧器11的一次风管路上依次设置有空预器2、一次风加热器5和制粉系统6，一次风加热器5与锅炉的再热蒸汽出口连接；
在连接送风机4与辅助风燃烧器10、角式SOFA风燃烧器9和墙式SOFA风燃烧器8的二次风管路上依次设置有空预器2和二次风箱7。
本发明提供一种增强墙式切圆锅炉燃尽风气流刚性的系统，通过在一次风机3和制粉系统6之间布置空预2器和一次风加热器5，先后对进入制粉系统6前的一次风进行加热，其中，一次风加热器5的热源来自锅炉1本身的部分再热蒸汽对一次风进行加热，尽可能节省能源，实现系统本身的能源可循环利用，并且简化系统；针对墙式切圆燃烧煤粉锅炉，尤其是燃用高水分煤种的墙式切圆煤粉锅炉，当入炉煤量和炉膛出口过量空气系数不变时，锅炉总风量始终固定，锅炉总风量由一次风和二次风组成，其中二次风由辅助风和SOFA风组成，能够提高进入制粉系统6的一次风温度，较大程度上减少了一次风用量，同时提升煤粉的干燥质量和干燥效率，提升二次风用量，实现燃尽风气流刚性的增强，从而消除煤粉气流残余旋转，保证SOFA风与煤粉气流混合，降低墙式切圆锅炉两侧烟气偏差。
优选地，本发明实施例中，再热蒸汽出口设置再热蒸汽调节门14，制粉系统6的入口设置风量测点12，制粉系统6的出口设置温度测点13，空预器2的出口与一次风加热器5之间设置风量调节门15。本发明可以根据锅炉设计的实际情况和原煤水分含量，提前设定所需一次风量和一次风温，并通过设置的风量测点12和温度测点13实时进行监控，从而控制空预器出口的风量调节门15的开度控制一次风量始终保持在所需的用量，不会过量，影响二次风率，并控制再热蒸汽出口的再热蒸汽调节门14的开度，随时控制一次风温度，保证对制粉系统6中煤粉的干燥效果。
本实施例中，一次风燃烧器11与辅助风燃烧器10相邻布置。
本实施例中，墙式SOFA风燃烧器8布置在角式SOFA风燃烧器9的上方或者墙式SOFA风燃烧器8与角式SOFA风燃烧器9同标高布置。
本发明墙式SOFA风燃烧器8即可以布置在角式SOFA风燃烧器9的上方，也可与角式SOFA风燃烧器9水平向同标高布置，可根据现场情况灵活布置，在不减少分离式燃烧器数量的前提下，可增加燃尽区到锅炉1出口距离，提高煤粉燃尽率和抑制氮氧化物生成。
本实施例中，一次风燃烧器11、辅助风燃烧器10和墙式SOFA风燃烧器8布置在锅炉1的四面炉墙上，其中，墙式SOFA风燃烧器8的墙式SOFA风切圆旋向与一次风燃烧器11的一次风切圆旋向相反；角式SOFA风燃烧器9布置在锅炉1的四角，角式SOFA风燃烧器9与一次风燃烧器11在垂直方向上交错布置。
本发明针对墙式切圆煤粉锅炉，通过更加合理的布置燃尽风，采用角式分离式燃尽风和反切墙式分离燃尽风联合布置的方式，即保证燃尽风与煤粉气流的充分混合，又兼顾燃尽风对主煤粉气流的消旋作用，从而消除煤粉气流的残余旋转，减小因主煤粉气流残余旋转造成炉膛出口烟气分布不均匀，提高煤粉燃尽率的同时消除炉膛出口烟气量偏差，并有效抑制氮氧化物的生成。
本实施例中，制粉系统6包括磨煤机，磨煤机的进出口分别设置压力测点，磨煤机的进口与一次风机3的出口连接，利用磨煤机差压测点监测磨煤机阻力，磨煤机阻力大说明磨煤机堵塞，可通过增加一次风量将磨煤机内煤粉携带出磨煤机，减小磨煤机阻力。
本发明一种增强墙式切圆锅炉燃尽风气流刚性的方法，包括如下步骤，
一次风机3将预设的一次风量输送至空预器2加热形成热一次风，送风机4将预设的二次风量送往空预器2加热形成热二次风；
热一次风流经一次风加热器5，开启再热蒸汽调节门14，锅炉1的再热蒸汽对热一次风加热至预设的一次风温，形成高温一次风；
高温一次风进入制粉系统6，对制粉系统6中的煤粉进行干燥后，携带干燥后的煤粉进入一次风燃烧器11，通过一次风燃烧器11将煤粉送入锅炉1的炉膛内燃烧；
热二次风流经二次风箱7，通过辅助风燃烧器10、角式SOFA风燃烧器9和墙式SOFA风燃烧器8将热二次风送入锅炉1的炉膛内与煤粉混合后燃烧。
本发明中一次风机3的出口连接空预器2的入口，一次风机3将空气送入空预器2，空预器2的作用是加热一次风机3送入的空气，空气流出空预器2形成热一次风。空预器2出口连接一次风加热器5入口，从锅炉1取再热蒸汽到一次风加热器5内进一步加热热一次风，被进一步加热后的热一次风流出一次风加热器5形成高温一次风。一次风加热器5的出口连接制粉系统6的入口，高温一次风进入制粉系统6内干燥煤粉。制粉系统6的出口连接一次风燃烧器11的入口，高温一次风携带干燥后的煤粉通过一次风燃烧器11进入锅炉1内燃烧。一次风作为煤粉干燥剂，一次风加热器5提高了进入制粉系统6内的一次风温度，可减少一次风用量。
送风机4出口连接空预器2入口，送风机4将空气送入空预器2内，空气在空预器2内被加热，被加热的空气流出空预器2出口形成热二次风，空预器2出口连接二次风箱7的入口，二次风箱7的出口分别连接墙式SOFA风燃烧器8、角式SOFA风燃烧器9和辅助风燃烧器10，锅炉1內煤粉燃烧所需的空气由一次风、辅助风、角式SOFA风和墙式SOFA风共同提供，且一次风、辅助风、角式SOFA风和墙式SOFA风的总量保持不变。
本实施例中，通入锅炉1的总风量始终保持固定，其中，总风量包括一次风量和二次风量。
本实施例中，制粉系统6入口处的风量测点12实时监测进入制粉系统6的一次风量，并根据监测结果输出风量信号，用于控制空预器2出口的风量调节门15的开度，调节进入制粉系统6的一次风量；
制粉系统6出口处的温度测点监13实时监测制粉系统6内法一次风温度，并根据监测结果输出温度信号，用于控制再热蒸汽出口的再热蒸汽调节门14的开度，调节进入制粉系统6的一次风温度。
本实施例中，预设的一次风量根据锅炉设计的一次风率和入炉煤量计算得到；预设的一次风温根据入炉煤挥发分含量进行设定。
本发明中一次风和辅助风提供煤粉初步燃烧所需的氧气，但不足以使煤粉完全燃烧，煤粉在欠氧气氛下燃烧利于抑制煤粉燃烧产生的氮氧化物量。煤粉完全燃烧所需的剩余氧气由角式SOFA风和墙式SOFA风提供，其中角式SOFA风与煤粉气流混合较好，利于煤粉燃烧，墙式SOFA风切圆较大且与主煤粉气流旋向相反，利于消除主煤粉气流残余旋转，降低锅炉两侧烟气量偏差。由于采用了一次风加热器5，提高了一次风温度，减少了一次风用量，可提高SOFA风的用量，利于煤粉燃烧和消除主煤粉气流残余旋转。
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